1、中国科学技术馆新馆设有“科学乐园”、“华夏之光”、“探索与发现”、“科技与生活”、“挑战与未来”五大主题展厅、公共空间展示区及球幕影院、巨幕影院、动感影院、4D影院等4个特效影院，其中球幕影院兼具穹幕电影放映和天象演示两种功能。
2、一、科学乐园“科学乐园”主题展厅主要是为3-10岁儿童所设置的，锻炼儿童积极与兴趣的能力。1、欢乐农戎割薤伫庄:体验农业生产。2、戏水湾：掌握一些与水相关的简单科学概念，认识水对人类的重要意义以及水利工程的作用。3、科学城堡：激发儿童对科学的向往，培养勇于探索的精神。4、山林揭秘：使儿童了解一些简单的生物知识，感受大自然的神奇。5、表演活动场：表演剧场并配置若干表演场景，进行科学实验、科普剧等互动表演。6、创意工作室：“创意工作室”展区从“音乐”、“美术”、“手工制作”三个方面激发儿童创作欲望，使儿童在操作、体验的过程中充分发挥想象力和创造力，感受创作的乐趣。等等。
3、二、华夏之光地面铺的是按树木年轮形式布置的不同色彩的石材，年轮从中心向外辐射，象征着从现代进入古代。1、中国古代的技术创新：展示了古代中国在开采、农业技术、水利机械、纺织、建筑、航海等衣食住行领域取得的重要发明创造和技术创新。2、中国古代的科学探索：主要展项有中医中药的推拿按摩、针灸等，有简仪、浑仪、玲珑仪、星图等，有水运仪象台、侯风地动仪、都江堰等。3、华夏科技与世界文明的交流：主要展项有与造纸、印刷、火药、指南针、丝绸之路图。4、体验空间
4、三、探索与发现“探索与发现”主题展厅围绕人类科学探索的若干重要方向及内容，探索运动、声音、光和电，反映对自身探索的生命等。1、宇宙之奇：展示宇宙的起源、演化、组成、结构以及宇宙的存在形式等客观规律。2、物质之妙：探索物质的元素性质、结构的过程。3、运动之律：展示探索地球运动。4、声音之韵5、光影之绚、电磁之奥、数学之魅等。
5、四、科技与生活这个展厅贯督廑沣陨穿人们的衣食住行，感受科技创新为人类带来的福祉和恩惠。1、衣食之本:主要围绕“种植天地”、“养殖乐园”、“遗传先锋”和“食品加工”四个分主题。2、健康之路：主要围绕“理性选择，保持健康”、“饮食与健康”、“运动与健康”、“疾病与医疗”四个分主题。3、居家之道：以信息技术的知识、应用、研究热点为知识链。4、交通之便：主要围绕“交通面面观”、“船舶与水运”、“火车与铁路”、“汽车与公路”和“飞机与航空”五个分主题。5、机械之巧：主要围绕“巧量时间”、“巧测空间”、“巧称妙算”、“巧传妙递”、“巧工妙匠”和“巧手作坊”六个分主题。
6、五、挑战与未来展厅主要展示人类面临的重大问题与挑战，展示科技创新对可持续发展的贡献，展示人类对未来生活的畅想，使观众认识到创新是人类应对未来挑战的重大选择，引导观众对未来科技发展问题的关注和思考。该展厅分为地球述说、能源世界、新型材料、基因生命、海洋开发、太空探索、走向未来七个展区，共138件展项。
